Kinas meteorologiska administration sade att på grund av osäkerheten i klimatsystemet som förvärras av den globala uppvärmningen blir Kinas extrema höga temperaturer och extremt kraftiga nederbördshändelser allt frekventare och kraftigare.
Sedan den industriella revolutionen har växthusgaser som produceras av mänskliga aktiviteter orsakat onormalt höga globala temperaturer, stigande havsnivåer och extremt väder som regnstormar, översvämningar och torka har förekommit i olika regioner med högre densitet och frekvens.
Världshälsoorganisationen påpekade att stigande globala temperaturer och överdriven förbränning av fossila bränslen har blivit ett av de största hoten mot människors hälsa. Klimatförändringarna kan inte bara orsaka värmeslag, värmeslag och hjärt-kärlsjukdomar, utan även förvärra mer än 50 % av kända mänskliga patogener.
Klimatförändringarna är en stor utmaning som mänskligheten står inför i vår tid. Som en stor utsläppare av växthusgaser tillkännagav Kina målet om "koldioxidtopp och koldioxidneutralitet" år 2020, gjorde ett högtidligt åtagande gentemot det internationella samfundet, visade ett stort lands ansvar och engagemang och återspeglade också det akuta behovet av att landet främjar omvandlingen och uppgraderingen av den ekonomiska strukturen och främjar en harmonisk samexistens mellan människa och natur.
Turbulensutmaningar i kraftsystemet
Energifältet är ett mycket bevakat slagfält för implementeringen av ”dubbelt kol”.
För varje 1 grad Celsius ökning av den globala medeltemperaturen bidrar kol med mer än 0,3 grader Celsius. För att ytterligare främja energirevolutionen är det nödvändigt att kontrollera fossil energiförbrukning och påskynda byggandet av ett nytt energisystem. Under 2022-2023 utfärdade Kina mer än 120 "dubbelkol"-policyer, med särskild tonvikt på det viktiga stödet för utveckling och användning av förnybar energi.
Tack vare starka politiska åtgärder har Kina blivit världens största land inom användning av ny energi och förnybar energi. Enligt uppgifter från National Energy Administration var landets nyinstallerade kapacitet för förnybar energiproduktion 134 miljoner kilowatt under första halvåret 2024, vilket motsvarar 88 % av den nyinstallerade kapaciteten. Kraftproduktionen från förnybar energi var 1,56 biljoner kilowattimmar, vilket motsvarar cirka 35 % av den totala kraftproduktionen.
Mer vindkraft och solceller integreras i elnätet, vilket ger renare grön el till människors produktion och liv, men utmanar också elnätets traditionella driftssätt.
Det traditionella elnätets strömförsörjningsläge är omedelbart och planerat. När du slår på strömmen betyder det att någon har beräknat dina behov i förväg och samtidigt producerar el åt dig någonstans. Kraftverkets kraftproduktionskurva och överföringskurvan för överföringskanalen planeras i förväg enligt historiska data. Även om efterfrågan på el plötsligt ökar kan efterfrågan mötas i tid genom att starta reservvärmekraftverken, för att uppnå säker och stabil drift av elnätssystemet.
Men med införandet av ett stort antal vindkraftverk och solceller bestäms när och hur mycket el som kan genereras av vädret, vilket är svårt att planera. När väderförhållandena är goda går de nya energienheterna med full kapacitet och genererar en stor mängd grön el, men om efterfrågan inte ökar kan denna el inte anslutas till internet. När efterfrågan på el är stark råkar det vara regnigt och molnigt, vindkraftverken går inte igång, solpanelerna värms inte upp och problem med strömavbrott uppstår.
Tidigare var nedläggningen av vindkraft och ljus i Gansu, Xinjiang och andra nya energiprovinser relaterad till den säsongsbetonade elbristen i regionen och elnätets oförmåga att absorbera den i tid. Okontrollerbarheten av ren energi medför utmaningar för driftsättningen av elnätet och ökar driftsriskerna i kraftsystemet. Idag, när människor är starkt beroende av stabil elförsörjning för produktion och försörjning, kommer varje skillnad mellan elproduktion och elförbrukning att få allvarliga ekonomiska och sociala konsekvenser.
Det finns en viss skillnad mellan den installerade kapaciteten för ny energi och den faktiska kraftproduktionen, och användarnas elbehov och den kraft som genereras av kraftverk kan inte uppnå "källa följer last" och "dynamisk balans". Den "färska" elen måste användas i tid eller lagras, vilket är en nödvändig förutsättning för stabil drift av ett välorganiserat elnät. För att uppnå detta mål är det, förutom att bygga en noggrann modell för ren energiprognos genom noggrann analys av väder- och historiska kraftproduktionsdata, också nödvändigt att öka flexibiliteten i kraftsystemets distribuering genom verktyg som energilagringssystem och virtuella kraftverk. Landet betonar "accelerering av planering och byggande av ett nytt energisystem", och energilagring är en oumbärlig teknik.
"Gröna banken" i det nya energisystemet
Under energirevolutionen har pumpkraftverkens viktiga roll blivit alltmer framträdande. Denna teknik, som föddes i slutet av 1800-talet, byggdes ursprungligen för att reglera säsongsbetonade vattenresurser i floder för att generera elektricitet. Den har utvecklats snabbt och gradvis mognat mot bakgrund av accelererad industrialisering och byggande av kärnkraftverk.
Dess princip är mycket enkel. Två reservoarer byggs på berget och vid foten av berget. När natten eller helgen kommer minskar efterfrågan på el, och den billiga och överskottsliga elen används för att pumpa vatten till reservoaren uppströms; när elförbrukningen är som högst frigörs vattnet för att generera el, så att elen kan justeras och distribueras i tid och rum.
Som en sekelgammal energilagringsteknik har pumplagring fått en ny uppgift i processen med "dubbelt kol". När kraftproduktionskapaciteten för solceller och vindkraft är stark och användarens elbehov minskar, kan pumplagring lagra överskottsel. När efterfrågan på el ökar frigörs elen för att hjälpa elnätet att uppnå balans mellan utbud och efterfrågan.
Den är flexibel och tillförlitlig, med snabb start och stopp. Det tar mindre än 4 minuter från start till full belastning av elproduktionen. Om en storskalig olycka inträffar i elnätet kan pumpkraftverk starta snabbt och återställa strömförsörjningen till elnätet. Det betraktas som den sista "tändstickan" för att lysa upp det mörka elnätet.
Som en av de mest mogna och använda energilagringsteknikerna är pumplagring för närvarande världens största "batteri" och står för mer än 86 % av världens installerade energilagringskapacitet. Jämfört med ny energilagring som elektrokemisk energilagring och vätgasenergilagring har pumplagring fördelarna med stabil teknik, låg kostnad och stor kapacitet.
Ett pumpkraftverk har en dimensionerad livslängd på 40 år. Det kan vara i drift 5 till 7 timmar om dagen och släppa ut kontinuerligt. Det använder vatten som "bränsle", har låga drifts- och underhållskostnader och påverkas inte av prisfluktuationer på råvaror som litium, natrium och vanadin. Dess ekonomiska fördelar och servicekapacitet är avgörande för att minska kostnaden för grön el och koldioxidutsläppen från elnätet.
I juli 2024 utfärdades officiellt mitt lands första provinsiella implementeringsplan för pumpkraftverk för deltagande på elmarknaden i Guangdong. Pumpkraftverk kommer att handla all el på plats på ett nytt sätt att "offertera kvantitet och offert", och "pumpa vatten för att lagra el" och "släppa vatten för att utvinna el" effektivt och flexibelt på elmarknaden, vilket spelar en ny roll i att lagra och få tillgång till ny energi som en "grön elbank" och öppnar upp en ny väg för att uppnå marknadsorienterade fördelar.
”Vi kommer att vetenskapligt formulera offertstrategier, aktivt delta i elhandel, förbättra enheternas övergripande effektivitet och sträva efter att få incitamentsfördelar från el och elavgifter samtidigt som vi främjar en ökning av andelen ny energiförbrukning”, säger Wang Bei, biträdande chef för avdelningen för energilagringsplanering och finans på Southern Power Grid.
Mogen teknik, enorm kapacitet, flexibel lagring och åtkomst, långvarig produktion, låg kostnad under hela livscykeln och alltmer förbättrade marknadsorienterade mekanismer har gjort pumplagring till den mest ekonomiska och praktiska "allround-lösningen" i energirevolutionens process, och spelar en nyckelroll för att främja effektiv användning av förnybar energi och säkerställa kraftsystemets säkerhet och stabilitet.
Kontroversiella stora projekt
Mot bakgrund av den nationella energistrukturanpassningen och den snabba utvecklingen av ny energi har pumpkraftverk inlett en byggboom. Under första halvåret 2024 nådde den ackumulerade installerade kapaciteten för pumpkraftverk i Kina 54,39 miljoner kilowatt, och investeringstillväxten ökade med 30,4 procentenheter jämfört med samma period förra året. Under de kommande tio åren kommer mitt lands investeringsutrymme för pumpkraftverk att vara nära en biljon yuan.
I augusti 2024 utfärdade KKP:s centralkommitté och statsrådet ”Yttrandena om att påskynda den omfattande gröna omvandlingen av ekonomisk och social utveckling”. År 2030 kommer den installerade kapaciteten för pumpkraftverk att överstiga 120 miljoner kilowatt.
Även om möjligheterna uppstår, orsakar de också problem med överhettade investeringar. Byggandet av pumpkraftverk är en rigorös och komplex systemteknik som involverar flera länkar såsom regleringar, förberedelser och godkännande. I investeringsboomen ignorerar vissa lokala myndigheter och ägare ofta den vetenskapliga karaktären av platsval och kapacitetsmättnad, och strävar i överdrivet hög grad efter hastighet och omfattning av projektutveckling, vilket medför en rad negativa effekter.
Platsvalet för pumpkraftverk måste beakta geologiska förhållanden, geografiskt läge (nära lastcentrum, nära energibasen), ekologisk röd linje, fallhöjd, markförvärv och invandring och andra faktorer. Orimlig planering och utformning kommer att leda till att byggandet av kraftverk hamnar utanför elnätets faktiska behov eller blir oanvändbart. Inte bara kommer byggkostnaderna och driftskostnaderna att vara svåra att bedöma ett tag, utan det kommer till och med att uppstå problem som intrång i den ekologiska röda linjen under byggnationen. Om de tekniska nivåerna, drift- och underhållsnivåerna efter färdigställandet inte är upp till standarden kommer det att orsaka säkerhetsrisker.
”Det finns fortfarande fall där platsvalet för vissa projekt är orimligt.” Lei Xingchun, biträdande chef för infrastrukturavdelningen på Southern Grid Energy Storage Company, sa: ”Kärnan i ett pumpkraftverk är att tillgodose elnätets behov och säkerställa tillgången till ny energi till nätet. Platsvalet och kapaciteten för pumpkraftverket måste bestämmas utifrån egenskaperna hos kraftdistributionen, elnätets driftsegenskaper, effektfördelningen och kraftstrukturen.”
”Projektet är storskaligt och kräver stora initiala investeringar. Det är ännu viktigare att stärka kommunikationen och samordningen med avdelningar inom naturresurser, ekologi, skogsbruk, gräsmark, vattenvård och andra områden, och att göra ett bra jobb med att koppla samman den röda linjen för ekologiskt skydd och relaterade planer”, tillade Jiang Shuwen, chef för planeringsavdelningen på Southern Grid Energy Storage Company.
Bygginvesteringar på tiotals miljarder eller till och med tiotals miljarder, byggområdet på hundratals hektar reservoarer och byggtiden på 5 till 7 år är också anledningarna till att många kritiserar pumplagring för att inte vara "ekonomiskt och miljövänligt" jämfört med annan energilagring.
Men i själva verket, jämfört med de begränsade urladdningstiderna och den 10-åriga livslängden för kemisk energilagring, kan den faktiska livslängden för pumpkraftverk uppgå till 50 år eller ännu längre. Med energilagring med hög kapacitet, obegränsad pumpfrekvens och lägre kostnad per kilowattimme är dess ekonomiska effektivitet fortfarande mycket högre än annan energilagring.
Zheng Jing, senioringenjör vid China Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design, har gjort en studie: ”En analys av projektets ekonomiska effektivitet visar att den utjämnade kostnaden per kilowattimme för pumpkraftverk är 0,207 yuan/kWh. Den utjämnade kostnaden per kilowattimme för elektrokemisk energilagring är 0,563 yuan/kWh, vilket är 2,7 gånger högre än för pumpkraftverk.”
”Elektrokemisk energilagring har ökat snabbt i skala de senaste åren, men det finns flera dolda faror. Det är nödvändigt att kontinuerligt förlänga livscykeln, minska enhetskostnaden och öka kraftverkets skala samt konfigurera fasjusteringsfunktionen ur ett säkerhetsperspektiv, så att den kan jämföras med pumpkraftverk”, påpekade Zheng Jing.
Bygg ett kraftverk, försköna marken
Enligt data från Southern Power Grid Energy Storage var den kumulativa kraftproduktionen från pumpkraftverk i den södra regionen under första halvåret 2024 nästan 6 miljarder kWh, vilket motsvarar elbehovet för 5,5 miljoner hushållsanvändare under ett halvår, en ökning med 1,3 % jämfört med föregående år. Antalet enheter som startade kraftproduktion översteg 20 000, en ökning med 20,9 % jämfört med föregående år. I genomsnitt genererar varje enhet i varje kraftverk toppeffekt mer än 3 gånger om dagen, vilket bidrar viktigt till den stabila tillgången till ren energi till elnätet.
Med utgångspunkt i att hjälpa elnätet att förbättra sin energilagringskapacitet vid toppreduktion och tillhandahålla ren el för social och ekonomisk utveckling, har Southern Power Grid Energy Storage åtagit sig att bygga vackra kraftverk och tillhandahålla "gröna, öppna och delade" ekologiska och miljömässiga produkter för lokalbefolkningen.
Varje vår är bergen fulla av körsbärsblommor. Cyklister och vandrare åker till Shenzhen Yantian-distriktet för att checka in. De speglar sjön och bergen, promenerar i havet av körsbärsblommor, som om de vore i ett paradis. Detta är den övre reservoaren i Shenzhen Pumped Storage Power Station, det första pumpkraftverket som byggdes i landets centrum, och "bergs- och havsparken" i turisternas mun.
Shenzhen Pumped Storage Power Station införlivade gröna ekologiska koncept i början av planeringen. Miljöskydds- och vattenbesparingsanläggningar och utrustning designades, byggdes och togs i drift samtidigt med projektet. Projektet har vunnit priser som "National Quality Project" och "National Soil and Water Conservation Demonstration Project". Efter att kraftverket togs i drift uppgraderade China Southern Power Grid Energy Storage "avindustrialiseringslandskapet" i det övre reservoarområdet med standarden för en ekologisk park och samarbetade med Yantian distriktsregering för att plantera körsbärsblommor runt den övre reservoaren, vilket skapade Yantians visitkort "berg-, havs- och blomsterstad".
Betoningen på ekologiskt skydd är inte ett specialfall för Shenzhen Pumped Storage Power Station. China Southern Power Grid Energy Storage har formulerat strikta gröna byggledningssystem och utvärderingsstandarder genom hela projektets byggprocess; varje projekt kombinerar den omgivande naturen, kulturella särdrag och relevanta planer från den lokala regeringen, och fastställer särskilda utgifter för återställning och förbättring av den ekologiska miljön i miljöskyddsbudgeten för att säkerställa en harmonisk integration av projektets industrilandskap och den omgivande ekologiska miljön.
”Pumpkraftverk har relativt höga krav på platsval. För att undvika ekologiska röda linjer är det nödvändigt att kommunicera med skogsbruksverket i förväg om det finns sällsynta skyddade växter eller gamla träd i byggområdet och vidta skyddsåtgärder under skogsbruksverkets ledning för att genomföra skydd på plats eller migrationsskydd”, sa Jiang Shuwen.
Vid varje pumpkraftverk från Southern Power Grid Energy Storage kan man se en enorm elektronisk bildskärm som publicerar realtidsdata såsom negativ jonhalt, luftkvalitet, ultravioletta strålar, temperatur, luftfuktighet etc. i miljön. ”Det här är vad vi bad oss övervaka, så att intressenterna tydligt kan se kraftverkets miljökvalitet.” Jiang Shuwen sa: ”Efter byggandet av pumpkraftverken i Yangjiang och Meizhou kom hägrar, så kallade 'miljöövervakningsfåglar', för att bo i grupper, vilket är den mest intuitiva igenkänningen av den ekologiska miljökvaliteten, såsom luft- och reservoarvattenkvalitet i kraftverksområdet.”
Sedan byggandet av det första storskaliga pumpkraftverket i Kina i Guangzhou 1993 har Southern Power Grid Energy Storage samlat på sig lång erfarenhet av hur man genomför gröna projekt under hela livscykeln. År 2023 lanserade företaget "Gröna byggledningsmetoder och utvärderingsindikatorer för pumpkraftverk", som förtydligade ansvaret och utvärderingsstandarderna för grönt byggande för alla deltagande enheter i projektet under byggprocessen. Det har praktiska mål och implementeringsmetoder, vilket är av stor betydelse för att vägleda branschen att genomföra ekologiskt skydd.
Pumpkraftverk har byggts från grunden, och många teknologier och ledningar har inga motsvarigheter att följa. De förlitar sig på branschledare som Southern Power Grid Energy Storage för att driva uppströms och nedströms industriella kedjor att kontinuerligt förnya sig, utforska och verifiera, och främja industriell uppgradering steg för steg. Ekologiskt skydd är också en oumbärlig del av den hållbara utvecklingen av pumpkraftindustrin. Det representerar inte bara företagets ansvar, utan belyser också det "gröna" värdet och guldinnehållet i detta gröna energilagringsprojekt.
Klockan för koldioxidneutralitet ringer, och utvecklingen av förnybar energi fortsätter att nå nya genombrott. Pumpkraftverkens roll som "regulatorer", "kraftbanker" och "stabilisatorer" i elnätets lastbalans blir alltmer framträdande.
Publiceringstid: 5 februari 2025
